驱动未来：2024年全球电机定子市场发展趋势与创新技术
电机定子定义及研究范围界定
电机定子是新能源汽车中电动机的关键组成部分，负责实现电能到机械能的转换，从而驱动汽车行驶。它由定子铁芯、定子绕组、绝缘材料以及引出线等辅助标准件构成。定子在电动机中通常处于静止状态，通过电流流经定子绕组，产生一个旋转磁场，与电动机的转子相互作用。电机转子在这个旋转磁场的作用下产生旋转，推动车轮运转，最终实现汽车的驱动。广义定子概念是指电机的静止部分，包括定子铁芯及其绕组；狭义概念专指定子铁芯。本报告覆盖的定子市场，包括发电机定子及总成。电机定子在新能源汽车中的重要性日益增加，因此全球电机定子市场也呈现出快速增长的态势。新能源电机定子市场受多个因素驱动，包括全球新能源汽车销量增长、各国政策支持电动车发展、技术进步推动电机效率提升，以及降低生产成本的需求。
在新能源汽车电机领域，扁线和圆线的主要区别集中在定子绕组部分。不同的绕组形状会直接影响电机的性能、体积、效率等关键参数。扁线电机的绕组使用矩形导线，这使得导线能更好地适应电机槽的形状，从而提升槽满率（槽满率反映了绕组在槽内的填充密度。高槽满率带来了更好的功率密度，使电机能够在相同或更小的体积和重量下具备更高的输出功率）。相比之下，圆线电机使用的是多根细圆线，因此圆线绕组的槽满率较低，通常不足50%。扁线绕组的槽满率通常超过70%，而圆线绕组通常不到50%。较高的槽满率意味着扁线电机可以更高效地利用槽空间，有助于降低热损耗和提高电机效率。随着新能源汽车的快速发展和高性能需求的增加，扁线电机逐渐成为主流选择。其更高的功率密度、更好的散热性以及抗短路性能使得扁线电机在新能源汽车市场中获得了广泛应用。很多主流电机制造商也在投资扁线电机的生产工艺，以满足市场对高效能电机的需求。
电机定子市场分析
根据陆吾咨询的数据，2023年全球车用电机定子市场规模为42.17亿美元，并预计2024年市场规模达到44.96亿美元，在2024-2030年的预测期内保持8.13%的复合年增长率（CAGR）。全球电机定子市场规模随新能源汽车销量的增加而不断扩大。未来几年内，特别是亚太地区和北美市场，由于政府政策的推动和消费者对环保的需求增加，市场规模会持续增长。中国在此市场占据显著份额，主要由于其新能源汽车市场快速增长、产业链完整，且有大量的电机定子制造商。
全球电机定子市场规模预测:（百万美元）&（2024-2030）
资料来源：第三方资料、新闻报道、业内专家采访及陆吾咨询整理，2024年
随着全球对低碳环保的关注度日益提高，对汽车、工业设备等的能耗和排放提出更高标准，各国纷纷出台政策支持新能源汽车的发展，带动了对高性能电机及定子的需求。新能源汽车电机作为电驱系统的核心部件，要求更高的功率密度、更低的能耗和更高的可靠性。扁线绕组、油冷技术等新技术的涌现大大提高了电机定子的性能和效率。扁线绕组如Hair-pin和W-pin技术由于能提高槽满率、降低电机尺寸、增强散热性等优势，被越来越多地应用。同时，制造工艺的自动化和智能化水平也不断提高，例如自动插线、精确焊接和热管理技术，使得更复杂的定子绕组（如X-pin、Umini-pin）在成本和效率方面具备可行性，加速了先进电机定子技术的普及。
电机定子供应链分析
电机定子的原材料包括硅钢片，铜材，铝材等。硅钢片是电机定子铁芯的主要材料，具有良好的磁导率、低损耗和高饱和磁感应强度。定转子铁芯材料是决定驱动电机性能的关键，硅钢片的质量直接影响电机的效率和能耗表现，特别是高效电机对高品质硅钢片的需求非常高。主要供应商包括宝钢、安赛乐米塔尔等大型钢铁企业。铜材是电机定子的主要导电材料，用于制作绕组线圈，优质铜材有助于提升电机的导电性、降低能耗。目前铜材价格波动对电机制造企业成本影响较大，因此企业在采购上也注重与供应商的长期合作。此外，部分小型电机或特殊用途电机中使用铝绕组或铝材替代铜材，以实现轻量化。虽然导电性不如铜，但具有成本优势，尤其在电动工具和消费电子等领域得到较多应用。
电机定子的市场中游则包括电机定子和转子的零部件制造市场。定子和转子是电机的核心部件，决定了电机的整体结构和性能，定子制造需要进行绕组、冲片加工、绝缘处理等复杂工艺，以确保电机在高效、高温环境下的稳定性。绕组是电机定子的导电部分，主要由铜线或铝线制成，通过不同的绕组方式（如随机绕组、扁线绕组等）可以优化电机的性能。此外，中游市场还包括端盖、轴承等零部件。端盖用于保护电机内部结构，轴承则保障电机的旋转稳定性，这些部件在精密度和耐用性上的要求较高，对整体电机的寿命影响显著。轴承制造商如舍弗勒、SKF等也在不断优化设计，以支持高负荷和高速运转需求。
电机定子市场的下游则是电机的生产制造环节，电机制造商根据应用场景的需求设计、生产不同规格和性能的电机。首先，电机制造企业通常会在电机定子设计上投入大量研发，结合市场需求、性能指标及成本进行优化。例如，新能源汽车电机制造中，更加注重高功率密度和散热管理。其次是定子组装与装配。定子组装是电机制造的核心工序之一，包括定子绕组、铁芯组装、绝缘处理等。先进的定子生产线通常配备自动化绕线设备、焊接机器人等，以提高生产效率和产品一致性。质量检测则贯穿生产全流程，包括电气性能测试（如耐压、匝间绝缘）、机械性能测试（如动态平衡）等，以确保定子产品符合规格。质量检测对提升电机性能和降低不良率至关重要。主要的电机制造商涵盖各类电机的生产，具体应用领域包括家用电器、电动工具、工业设备、新能源汽车等，例如西门子、ABB等公司专注于工业电机，而比亚迪、特斯拉等公司则在新能源汽车电机方面有所投入。
电机定子市场竞争格局
全球定子市场竞争格局呈现出高度分散和技术驱动的特征。国际性大厂商在技术研发和市场份额上占据优势，特别是在工业和高端电机领域，而区域性厂商则在成本和规模上保持竞争力。中国、日本和印度等国家正在引领电动汽车和先进制造技术的采用，对高速电机定子的需求巨大。此外，主要市场参与者的存在以及对能源效率和可持续性的日益关注预计将推动区域市场的增长。北美是高速电机定子的另一个重要市场，该地区拥有先进的工业基础设施，电动汽车和可再生能源解决方案的日益普及推动了这一市场的发展。尤其是美国，它在汽车和工业领域的技术进步方面处于领先地位，推动了对高性能电机定子的需求。人们对减少碳排放和提高能源效率的日益关注进一步推动了市场的发展。欧洲也是高速电机定子的主要市场，德国、法国和英国等国家在各行业采用先进电机系统方面处于领先地位。该地区强大的汽车工业和对电动汽车应用的日益重视正在推动对高速电机定子的需求。此外，对可再生能源项目的投资不断增加以及可持续能源解决方案的开发也促进了市场的增长。
同时随着扁线电机定子生产关键技术的突破，全球电机制造商也在尝试购买生产线，实现定子的自给自足。汇川技术8月26日公告，公司控股子公司苏州汇川联合动力系统股份有限公司拟在苏州投资建设新能源汽车零部件生产基地，建设内容包括定子、转子、电控、电源、总成等生产车间及配套设施，总投资金额不超过50亿元。
电机定子市场发展趋势
1.扁线绕组的多样化和创新：
扁线绕组的不同形式，如Hair-pin、I-pin、W-pin、X-pin、N-pin等不断涌现，以实现不同的技术需求。Hair-pin是目前最为主流的扁线绕组形式，占据了近90%的市场份额，其采用单边焊接工艺，有效减少焊接复杂性和成本。I-pin 和 W-pin 等技术则有各自的特点。I-pin双端焊接，槽满率更高，但复杂度增加。W-pin绕组端部较短，减少径向尺寸需求，但在自动化插线方面存在挑战。通过这些创新，不同的扁线结构在填充率、效率和散热性能上逐步优化，以适应新能源电机的高效高功率密度需求。
2.多种冷却技术并行发展：
随着电机功率密度的提升，定子的散热成为关键问题。水冷虽然传统，但在中低速或高负荷下散热效果有限。油冷技术逐渐获得关注，具备更直接的散热路径。油冷方案包括油管喷淋、油环调整喷淋角度、铁芯开油槽等。每种方案在成本和效率上有不同的权衡，企业可以根据实际需求选择合适的组合，如铁芯开油槽加油管喷淋的方案，有效提升散热效果。一些企业，如博格华纳和Lucid，采用了创新的油冷方式：博格华纳的向心式冷却通过多层硅钢片结构喷油孔设计形成连续喷油通道，而Lucid的齿内直冷通过齿轭开槽进行大流量微喷射，确保冷却液能够精准覆盖绕组铜导线，达到更优的散热效果。
新的散热方案，如槽内冷却和沉浸式冷却，也在逐步研究和探索中。槽内冷却旨在提高槽满率的前提下实现有效冷却，而沉浸式冷却则是通过将电机部件直接浸没于冷却液中，使得散热路径最短，理论上可以实现极高的散热效率。这些技术未来可能在高性能电机上应用，以满足高功率、高负载工况下的散热需求，尤其是在高压电机系统中，如800V平台上，更高的绝缘性能和散热能力将是决定性的技术因素。
3. 高牌号无取向硅钢需求有望持续增长：
无取向硅钢铁损越低，电能转化效率越高；磁感越大，产生的转矩越大；力学性能越高，服役承载强度越高，峰值转速越高。对车用驱动电机应用，要求硅钢材料具有更低铁损、更高磁感、更高机械强度。随着车用驱动电机转速的提高，铁心材料的使用频率也逐步提高，造成电机在高频下的铁损急剧增加。随着板厚的减薄，铁损P10/400逐渐降低，因此，车用驱动电机选择薄规格无取向硅钢是趋势。我国从大批量使用0.35mm材料逐步转为0.27-0.30mm产品，个别批量使用0.20和0.25mm产品。
4. 轻量化和小型化
电动汽车对电机定子要求越来越高的轻量化和小型化。这是为了提升车辆的能效和续航里程，同时也有助于减少整车重量。随着电池技术的发展和整车轻量化的推进，电机系统的体积和重量必须与之匹配。因此，定子设计将更加注重紧凑性，采用更加高效的设计方案来降低重量，增加功率密度。为了实现定子的轻量化，小型化设计将重点优化定子的绕组结构和工艺，减少绕组端部的长度和焊接点。这不仅有助于减轻重量，还能提高能量转换效率。定子的轴承、外壳以及冷却系统等部件的设计也需要进行轻量化改造，例如使用高强度轻质材料或新型复合材料。
